Кремний в воде водоемов

15.09.2016
Предельно допустимая концентрация кремния в воде водоемов 10 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Определение с молибдатом аммония


Принцип метода. Метод основан на способности соединений кремния образовывать с молибдатами в кислой среде гетерополикислоту — комплексное соединение желтого цвета или восстановленный кремнемолибденовый комплекс синего цвета. Интенсивность желтой или синей окраски пропорциональна содержанию кремния.

Методы определения кремния по синему комплексу на порядок чувствительнее, чем по желтому, а результаты в меньшей степени зависят от цветности воды. В то же время процесс восстановления зависит от природы восстановителя, pH среды, температуры, концентрации раствора, восстановления части атомов молибдена (VI) в составе синего комплекса до молибдена (V) и других факторов, снижающих точность метода.

Предел обнаружения по желтому комплексу кремнемолибденовой кислоты 0,2 мг/л. Диапазон измеряемых концентраций без разбавления пробы 0,2—20 мг/л, относительное стандартное отклонение до 2 %.

Предел обнаружения по восстановленному синему комплексу 0,05 мг/л. Диапазон измеряемых концентраций без разбавления пробы 0,05—2 мг/л, относительное стандартное отклонение до 10 %.

Проведению анализа кремния мешают восстановители, дающие синюю окраску при содержании железа (II) и (III), фосфатов, фторидов выше 20 мг/л и др. Мешающее влияние фосфатов устраняют, добавляя 5 мл 10 % винной или щавелевой кислоты, фторидов — 20-кратным избытком борной кислоты, а железа(II) — персульфатом аммония. Сероводород и сульфиды удаляют, продувая пробу воды воздухом. Влияние цветности и мутности учитывают, измеряя оптическую плотность исследуемой воды без добавления реактивов. Полученное значение оптической плотности вычитают из оптической плотности пробы, проведенной через весь анализ.

Кремний является неустойчивым компонентом воды, поэтому определять его необходимо как можно скорее после отбора проб. Мутные воды отстаивают, центрифугируют или фильтруют через мембранный фильтр сразу же после отбора. Можно законсервировать воду, добавив на 1 л воды 1 мл серной кислоты (1:3) или охладив ее до 3—4 °С. В этих условиях пробу можно хранить до 3 сут в полиэтиленовой посуде, поскольку кремний может выщелачиваться из стекла в заметном количестве. При использовании стеклянной посуды она должна быть запарафинирована изнутри.

Реактивы. 1. Хлористоводородная кислота пл. 1,12 г/см3. Для приготовления отбирают 42 мл хлористоводородной кислоты пл. 1,19 г/см3 и разбавляют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 100 мл. Хранят в полиэтиленовой посуде.

2. Молибдат аммония, 5 % раствор. Мутный раствор фильтруют через фильтр «белая лента». Хранят в полиэтиленовой посуде в течение 2 нед.

3. Винная или щавелевая кислота, 10 % раствор. Хранят в полиэтиленовой посуде.

4. Восстановительный сульфитный реактив. Растворяют 1,3 г сульфита натрия и 2 г метола в 15—20 мл дистиллированной воды, фильтруют через фильтр «красная лента» в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят до метки той же водой. Хранят в полиэтиленовой посуде. Срок хранения 5 дней.

5. Стандартные растворы кремния. а) Основной раствор. Фторсиликат натрия Na2SiF6 измельчают в агатовой ступке и высушивают в сушильном шкафу при 120—150 °C в течение 2 ч. Отвешивают 0,335 г препарата, растворяют в 200 мл горячей дистиллированной воды, помещают в кипящую водяную баню, перемешивают до полного растворения. После охлаждения раствор количественно переносят в мерную колбу вместимостью 500 мл и доводят объем до метки дистиллированной водой. В 1 мл содержится 0,1 мг кремния.

Для приготовления стандартного раствора можно использовать силикат натрия Na2SiО3*9H2О; 0,506 г препарата растворяют в мерной колбе вместимостью 500 мл и доводят объем до метки дистиллированной водой. В 1 мл содержится 0,1 мг кремния. Хранят в полиэтиленовой или парафинированной посуде, срок хранения 1 год. Приготовление более крепких растворов нецелесообразно, так как в них происходит быстрая полимеризация кремневой кислоты. б) Рабочий раствор готовят разбавлением основного в 10 раз дистиллированной водой. В 1 мл содержится 0,01 мг кремния. Применяют свежеприготовленным.

Ход определения. Определение по желтому комплексу кремне молибденовой кислоты. В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают 25 мл исследуемой воды (или меньший объем, разбавленный до 25 мл дистиллированной водой), прибавляют 1 мл хлористоводородной кислоты пл. 1,12 г/см3, 2,5 мл 5 % молибдата аммония и через 10 мин 2,5 мл 10 % винной или щавелевой кислоты. Перемешивают и через 15 мин фотометрируют на спектрофотометре (X 410 нм) или фотоэлектроколориметре при фиолетовом светофильтре в кюветах с толщиной оптического слоя 5 см по отношению к дистиллированной воде, в которую одновременно добавлены те же реактивы. Окраска устойчива 20—30 мин.

При анализе окрашенных и слабомутных вод оптическую плотность исследуемой воды измеряют без добавления реактивов по отношению к дистиллированной воде и вычитают ее из оптической плотности пробы.

Содержание кремния (мг) находят по калибровочному графику или визуально сравнивая интенсивность окраски пробы и шкалы стандартных растворов.

Определение по синему восстановленному комплексу кремнемолибденовой кислоты. Помещают в колбу вместимостью 50 мл 25 мл исследуемой пробы (или меньший объем, разбавленный до 25 мл дистиллированной водой) и прибавляют 1 мл хлористоводородной кислоты пл. 1,12 г/см3 (слабокислые или щелочные воды предварительно нейтрализуют до pH 7, используя 0,5 н. растворы хлористоводородной кислоты или гидроксида натрия и контролируя по универсальной индикаторной бумаге). Затем приливают 2,5 мл 5 % молибдата аммония, через 10 мин добавляют 2,5 мл 10 % винной или щавелевой кислоты и через 2 мин вносят 10 мл восстановительного реактива (после добавления каждого раствора перемешивают). Через 10 мин фотометрируют на спектрофотометре (λ 815 нм) или фотоколориметре при желтом светофильтре (λ 590 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 5 см по отношению к дистиллированной воде, в которую добавлены те же реактивы. Окраска устойчива в течение 12 ч.

При анализе окрашенных и слабомутных вод оптическую плотность исследуемой воды измеряют без добавления реактивов по отношению к дистиллированной воде и вычитают ее из оптической плотности пробы.

Содержание кремния (мг) находят по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов.

Калибровочный график. Готовят 2 шкалы стандартных растворов. 1. Для содержания кремния до 0,05 мг в пробе при определении по желтому или синему комплексу в ряд мерных колб вместимостью 25 мл вносят 0—0,5—1—2—3—4—5 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию кремния 0—0,005—0,01—0,02—0,03—0,04—0,05 мг. Доводят объем до метки дистиллированной водой и переносят в колбы вместимостью 50 мл.

2. Для содержания кремния от 2 до 20 мг/л при определении по желтому комплексу. В ряд мерных колб вместимостью 25 мл вносят 0—0,5—1—2,5—5 мл основного стандартного раствора, что соответствует содержанию кремния 0—0,05—0,1—0,25—0,5 мг. Доводят объем до 25 мл дистиллированной водой и переносят в колбы вместимостью 50 мл.

Стандартные растворы обрабатывают, как пробу, фото-метрируют и строят калибровочные графики в координатах оптическая плотность — содержание кремния (мг).

Концентрацию кремния (мг/л) рассчитывают по формуле:

Х = А*1000/V,


где А — содержание кремния, найденное по калибровочному графику или визуально по шкале стандартных растворов, мг; V — объем пробы, взятой для анализа, мл.

Для выражения результата анализа в виде силикат-аниона SiO3в2- (мг/л) полученную концентрацию кремния (мг/л) умножают на коэффициент 2,7.